AT399322B - Schwingenflugzeug mit muskelkraftantrieb - Google Patents

Description

AT 399 322 B

Die Erfindung betrifft ein Schwingenflugzeug mit Muskelkraftantrieb durch Ausnützung der kinetischen Energie der Flugzeugmasse und der potentiellen Energie einer vorgespannten Feder.

Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es noch nicht gelungen, beliebig lange, mit einem Schwingenflugzeug durch Muskelkraftantrieb in unbewegter Luft, ohne Höhenveriust zu fliegen. Ein Abheben von der Erde ist auch mit dem erfindungsgemäßen Schwingenflugzeug nicht möglich sondernes muß mit fremder Hilfe (Schleuder, Winde u.a.) das Flugzeug auf die erforderliche Fluggeschwindigkeit gebracht werden.

Das Ziel dieser Erfindung ist, mit minimalem Energieaufwand (Muskelkraft), den Schwingenflug (fliegen wie ein Vogel) zu ermöglichen.

Damit das Schwingenflugzeug mit minimalem Energieaufwand betrieben werden kann, ist es notwendig, daß die Flügel durch die kinetische Energie der Flugzeugmasse und der potentiellen Energie einer vorgespannten Feder in der Eigenfrequenz zum Schwingen gebracht werden. Um ein Schwingen der Flügel zu ermöglichen sind Flügel, die um ihre Langsachse verwindbar sind, -(Fig. 1)-, erforderlich. Die Flügel müssen auch nach Erreichung des oberen bzw. unteren Wendepunktes durch eine Vorrichtung, -(Fig. 2 a/b)·, in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung umgelenkt werden. Weiters ist zur Erreichung der Eigenfrequenz die Zugkraft der vorgespannten Feder (25), durch ein Hebel- Rollensystem, an den jeweils wirksamen Auftrieb für den Bereich der Flügelbewegung von achtem unten bis vorne oben, unter Berücksichtigung der Massenträgheit der Flügel, anzupassen.

Um die Flügel zu einer vorwärts-aufwärts gierenden Oszillationsbewegung anregen zu können ist eine horizontal wirkende Kraft erforderlich. Diese Kraft kommt dadurch zustande, daß die Umlenkrollen (28), -(Fig.3)-, um den Abstand (V) vor der verlängerten senkrechten Achse des Kreuzgelenks (2) angeordnet werden.

Durch die vorwärts-aufwärts gierende Bewegung der Flügel, welche durch das Fuhrungsseil(29) zwangsweise in einem Winkel von ca 45° . gegenüber der Rumpflängsachse erfolgt,wird ein zusätzlicher Auftrieb wirksam und die vorgespaunte Feder (25) zusätzlich gespannt und als potentielle Energie gespeichert. Da die resultierende Auftriebskraft bei der Flügelbewegung im Bereich von vorne unten über achtern unten nach vorne oben entgegen der Flügrichtung wirksam ist, wird die Fluggeschwindigkeit und somit die kinetische Energie der Flugzeugmasse vermindert.

Der zusätzliche aerodynamische Auftrieb zur Hebung der Flügel durch Vorwärtsbewegung der äußeren Flügel, wurde bereits in der Canadischen Patentschrift Nr. 1,183.509 erörtert. Da jedoch ein nicht verwindbarer Flügel verwendet wurde, kann dieser nur geringfügig von der umströmten Luft gehoben werden, da der Anstellwinkel (Auftriebsbeizahl) sofort kleiner wird und der Auftrieb wieder reduziert wird.

Um die Flügel gegenüber der horizontalen Lage um mindestens 20 bis 30 Wikeigrade heben bzw. senken zu können, -dies ist beim Schwingenflugzeug mit Muskelkraftantrieb unbedingt notwendig - sind daher Flügeln nach Fig.1 erforderlich. Der wirksame Anstellwinkel gegenüber der umströmten Luft muß von der Flügelwurzel (rumpfseitiges Ende) bis zum äußeren Flügelende bei der Bewegung der Flügel konstant bleiben.Voraussetzung ist, daß eine Achse des Kreuzgelenks (2) horizontal am Rumpf gelagert wird.

Sobald die Flügel den oberen Wendepunkt erreicht haben, werden die Flügel durch die Vorrichtung gemäß Fig. 2 a/b soweit verwunden, daß der notwendige Auftrieb durch maximalem Anstellwinkel (max. Auftriebsbeizahl) und dadurch auch am Außenflügel maximaler Vorschub erreicht wird. Durch die Flügelbewegung ändert sich der Abstand zwischen Gesamtschwerpunkt und Auftriebsdruckpunkt an den Flügeln, dadurch wird ein Teil des gesamten Auftriebs auch auf das Höhenleitwerk übertragen. Durch ein Seil, welches zwischen dem Heck und dem Kugelgelenk (30) gespannt wird, erfolgt der Abschlag senkrecht zur Flugrichtung. Der Abstand des Auftriebsdruckpunktes der Flügel zum Schwerpunkt der gesamten Masse des Schwingenflugzeuges bleibt daher konstant, es überwiegt daher die Zugkraft der Feder (25) gegenüber dem Auftrieb an den Flügeln, dadurch wird das Schwingenflugzeug etwas gehoben und sinkt bei der Flügelbewegung von vorne unten nach achtern unten wieder ab. Durch den kräftigen Vorschub an den Außenflügeln wird die Flugzeugmasse auf die Anfangsgeschwindigkeit beschleunigt und die kinetische Energie erreicht wieder den Anfangswert.

Da beim Schwingenflug der erforderliche Auftrieb beim Aufschlag mit hoher Strömungsgeschwindigkeit am Außenflügel, bei minimaler Auftriebsbeizahl und beim Abschlag bei verminderter Strömungsgeschwindigkeit und maximaler Auftriebsbeizahl erzeugt wird, werden die Strömungsverluste, welche bei einem starren Flügel wirksam werden, kompensiert. Dies wurde durch Erprobung am Modell und umfangreichen Berechnungen beobachtet. Es werden daher nur die Verluste an den Gelenken und Rollen, die Verwindungsarbeit an den Flügeln, der innere Federverlust sowie die Strömungsverluste des Rumpfes, der Seile und Streben beim Horizontalflug wirksam. Diese Verluste werden mit Muskelkraft durch Unterstützung der vorgespannten Feder (25) abgedeckt. 2

Claims (4)

1. ΑΤ 399 322 Β Damit das Höhenleitwerk nicht zu stark belastet wird, kann der Pilotensitz auf einer Art Schlitten synchron mit der Flügelbewegung geführt werden. Damit die Flügeln beim Start und Landung waagrecht gehalten werden und nicht von der Feder (25) niedergezogen werden, ist eine Art Teleskopstrebe (36) in Stromlinienform notwendig, welche mit der Sperre (37) eine Bewegung der Flügel verhindert. Da ein Seitenleitwerk einen zusätzlichen Strömungsverlust verursacht, wird dieses dadurch ersetzt, daß das Höhenleitwerk um die Längsachse des Rumpfes drehbar ausgeführt wird. Patentansprüche 1. Schwingenflugzeug mit Muskelkraftantrieb durch Ausnützung der kinetischen Energie der Flugzeugmasse und der potentiellen Energie einer vorgespannten Feder mit zwei je durch ein Kreuzgelenk mit dem Rumpf verbundenen Flügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügeln (3) in ihrer Längsrichtung verwindbar ausgebildet sind und eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Verwindung der beiden Flügeln mit ihrer Auf- und Abbewegung koppelt und für Kurvenflug die Bewegung der beiden Flügeln zueinander regelt.
2. 2. Schwingenflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den in ihrer Längsrichtung verwindbar ausgebildeten Flügeln (3) die rumpfseitig befindliche Rippe (6) mit dem Holm (4) - hoher Torsionsfestigkeit - fest verbunden sind und die restlichen Rippen mit einem Gabelgelenk (9) am Holm (4) beweglich gelagert- und durch einen zweiten Holm (5) - hoher vertikaler Biegefestigkeit - bewegt bzw. fixiert werden, wobei der Holm (5) an der Rippe (6) mit einem Gabelgelenk (10) gelagert ist und bei der Rippe (7) über Umlenkrollen (11), die am Holm (4) befestigt sind, durch den Seilzug (8) bewegt und fixier wird sodaß die Flügeln (3) die Form eines Windrades beim Aufschlag bzw. einer Luftschraube beim Abschlag annehmen.
3. 3. Schwingenflugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flügeln (3) in ihrer Längsrichtung verwindende und fixierende Vorrichtung, bei der durch die Flügelbewegung über das Gestänge (13) und Gehäuse (16) die vorgespannte Feder (12) zusätzlich gespannt wird und die freiwerdende Kraft der Feder (12), nach Entriegelung der Sperrklinken (14) durch den schrägen Ansatz am Gehäuse (16), über das Gestänge (17), Gelenk (18) Steuerhebel (19) und Gestänge (20) der Hebel (21) verdreht wird wobei die Feder (12) mit der Scheibe (23) und der Ring (24) mit dem Gestänge (17) fest verbunden, ist wodurch über das Seil (8) die Rippe (7) bewegt wird und die Flügeln (3) die Form eines Windrades bzw. einer Luftschraube annehmen wobei das Seil (8) über weitere Umlenkrollen oder einem Kardangelenk durch das Zentrum des Kreuzgelenkes (2,Fig.5) geführt wird, um die Anstellwinkel -Auftriebsbeizahl- nicht zu beeinflussen.
4. 4. Schwingenflugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebel (19) für die gleichmäßige Verwindung der Flügeln (3) und die horizontale Fluglage vorgesehen ist, welcher durch seitliche Verschiebung der Führung (22) den Kurvenflug einleitet. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 3